11. Статистичний і термодинамічний методи дослідження.

При статистичному методі вивчення якогось явища створюється його молекулярна модель, досліджується поведінка великої кількості молекул на основі математичної статистики.

Термодинамічний метод обходить молекулярну модель явища і простежує явище з погляду прояву в ньому небагатьох фундаментальних законів термодинаміки. Кожен з цих методів приводить до кількісних співвідношень і взаємно один одного доповнює.

Термодинаміка - розділ фізики, що вивчає загальні властивості макросистем і процеси, пов'язані з перетворенням енергії в таких системах. У вужчому розумінні це феноменологічна наука про умови міграції і

перетворення теплоти. Термодинаміка не розглядає мікроструктури систем і молекулярного механізму явищ, а веде вивчення на основі прояву в цих явищах кількох фундаментальних законів.

12. Теплова машина та її ккд.

Питання про створення найбільш ефективної теплової машини вперше поставив і розв’язав Саді Карно. У праці “Міркування про рушійну силу вогню”, опублікованій у 1824 p., він проаналізував роботу ідеальної теплової машини (пізніше її цикл назвали циклом Карно) і визначив коефіцієнт її корисної дії. Карно показав, що навіть в ідеальних умовах не може бути такої періодично діючої машини, яка, дістаючи теплоту від нагрівника, повністю перетворювала б її в механічну роботу обов’язково частина цієї теплоти передається холодильнику Холодильником тут називають тіло, яке має значно нижчу температуру, ніж нагрівник, і яке повинно приводитися в контакт з робочим тілом машини.

Розглянемо докладніше цикл Карно. Робочим тілом у машині Карно є ідеальний газ. Цикл здійснюється в циліндрі, стінки і поршень якого нетеплопровідні, дно циліндра теплопровідне. Саме через дно циліндра газ приводиться в тепловий контакт з нагрівником і холодильником. Останні є тілами дуже великої теплоємності, тому під час циклу їх температура залишається сталою: нагрівника -T₁, холодильника - Т₂.

Цикл Карно складається із двох ізотермічних процесів 1-2 і 3-4 та двох адіабатичних процесів 2-3 і 4-1 (рис. 2). В процесі 1-2 робоче тіло отримує від нагрівника кількість теплоти Qj, а в процесі 3-4, робоче тіло віддає холодильнику кількість теплоти Q₂. вся теплота перетворюється в механічну роботу.

На ділянці 2-3 відбувається адіабатичне розширення газу. Г аз виконує роботу за рахунок внутрішньої енергії, тому в кінці охолоджується до температури Т₂.

На ділянці 3-4 здійснюється ізотермічне стиснення газу. Робота виконується над газом, газ передає кількість теплоти Q₂холодильнику, тому температура газу залишається незмінною - Т₂ .

На ділянці 4-1 здійснюється адіабатичне стиснення газу. Робота виконується над газом, за рахунок неї внутрішня енергія газу збільшується, температура газу підвищується від Т₂ до Т₁. Газ переходить у початковий стан.

Як бачимо, робота, виконана газом на ділянці 1-2 і 2-З, більша від роботи, затраченої на стиснення газу на ділянках 3-4 і 4-1, на величину площі циклу. Теплоти забрано від нагрівника більше, ніж віддано холодильнику. Різниця Q₁- Q₂визначає ту кількість теплоти, яка перетворилася в роботу циклу. Ознакою цієї роботи є пісок, що залишився на полицях над поршнем.